为了提高推扫式航天遥感相机的动态范围, 对TDI-CCD(Time Delay Integration-Charge Coupled Device)的全色谱段和多光谱谱段积分级数的特殊设置方法、相应图像的插值与融合方法进行研究。首先, 介绍了常见的TDI-CCD的像元尺寸和谱段构成等参数, 以及现有高分辨率多谱段融合图像的获取方法, 分析了常规的积分级数设置规律。接着, 提出在提高全色谱段的积分级数, 降低多光谱谱段积分级数的情形下, 分别获取各个谱段的灰度数据, 为提高相机的动态范围提供原始数据。最后, 针对性地提出了图像的融合、插值算法, 可以得到高动态范围、高分辨率的全色图像。实验和计算结果表明: 该方法能够有效提高相机的动态范围, 当P谱段积分级数提高2倍, 全色谱段降低为原来的1/4时, 最终获取的融合图像动态范围可以提高1806 dB。基本满足应用单排TDI CCD提高推扫式航天遥感相机动态范围的要求。

短沟道效应对器件性能的影响不可忽略, 高k/金属栅极(High-k/Metal Gate, HKMG)器件可以很好地抑制短沟道效应。HKMG器件中金属栅极的制备工艺有前栅极制造工艺和后栅极制造工艺, 其中虚拟栅去除(Dummy Poly Removal, DPRM)过程是后栅极制造中一道至关重要的制程。由于P型MOS管和N型MOS管的金属栅极填充材料不同, 制造工艺中要先完成一种MOS管金属栅极的制作再进行另一种MOS管金属栅极的制作, DPRM后N型MOS管和P型MOS管交界处的结构形貌会直接影响金属栅极的填充, 进而影响器件性能。在电子回旋共振刻蚀等离子体源条件下, 探究DPRM工艺中过刻蚀过程的关键参数对NMOS管和PMOS管交界处结构形貌的影响, 进而总结出减弱N/P型MOS管交界处侧向凹陷程度的工艺条件。

为了提高推扫式遥感相机的动态范围, 对应用DTDI(Digital domain Time Delay Integration)技术并采用固定积分级数的成像方法以及高动态范围图像的显示方法等进行研究。首先介绍了DTDI技术基本原理, 然后利用该技术突破传统模拟域TDI的满阱电荷限制, 获得更高深度、更大动态范围的灰度图像数据, 进而拓展了推扫式遥感相机的动态范围。最后结合图像熵和图像灰度分布方差构造评价函数, 并将其作为判据选择被关注目标高动态范围图像的最优显示窗口, 将信息量最大、层次最为丰富的区间自动显示出来。计算和实验结果表明, 当固定积分级数为64的时候, 推扫式遥感相机的动态范围可以有效地提高36.124 dB; 基于评价函数的显示窗口自动选取方法较人工选择能够更加快速、准确地显示最优结果。本文提出的方法能够基本满足推扫式遥感相机领域大动态范围成像及选择显示的需求。

本文仿真研究了亚纳秒脉冲泵浦机制超短脉冲的产生和超连续谱的形成。首先,简要介绍了激光在非线性介质传输所满足的广义非线性薛定谔方程;然后,研究了分步傅里叶法时域步长的选取和空间步长高精度自适应变化的实现;最后,逐渐增加入射脉冲的峰值功率,仿真了超连续谱的形成。结果表明:亚皮秒量级的超短脉冲可以由亚纳秒脉冲经过调制不稳定性分裂产生,而与超短脉冲有关的高阶非线性效应(包括自陡效应、脉冲内拉曼散射效应、高阶孤子分解)最终导致了30 dB 带宽从481 nm 一直延伸到1 750 nm 超连续谱的形成。

采用可见光面阵CCD测量激光的远场能量分布时, 在其光敏面上观察到了规律性圆环条纹的出现。为了精确测量圆环的能量分布和条纹间距, 分析其形成机理, 依据光的干涉和衍射理论, 研究了面阵CCD主要参数的选取。研究结果表明: CCD的分辨率主要取决于衍射效应的条纹间距, 动态范围取决于衍射条纹的级次, 而最低照度由入射激光的功率和作用距离决定。研究成果可为分析规律性圆环条纹的形成机理提供技术支持和有益参考。